《激光雷达VS视觉算法,求同存异的差异化角逐》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2022-02-25
  • 作为造车新势力领头羊,特斯拉的一举一动都备受“后进者”关注与“借鉴”。然而在车用感知层传感器上,特斯拉不仅没有被当做前进的明灯,反而被“后进者”批判成了反面教材。

    激光雷达,被马斯克称为“只有傻子才会用”的东西,成为了“后进者”们评判自动驾驶性能优劣的衡量物,长城汽车旗下的高端新能源品牌‘沙龙汽车’甚至直接喊出了“4颗以下,请别说话”的“炫耀”口号,彰显实力。

    在国内外车展上,激光雷达也成为了吸睛之王,速腾聚创、禾赛科技、图达通、Lumina、法雷奥在2022 CES展会上纷纷发布了新品,获得了车企的大量订单,并预计在今年实现新一代激光雷达“上车”全新车型的量产销售。

    蔚来、威马、智己、小鹏、极狐、哪吒、本田等车企都将或已推出搭载激光雷达的新车型,激光雷达规模应用元年已然到来。

    两派路线之争:成本与技术的平衡之道

    就像动力电池路线之争一样,国内激光雷达市场同样面对着路线选择的问题。

    从当下来看,国内“激光雷达派”占据了上风,但这并不意味着国产车企在车用感知层传感器上就此领先了坚持“视觉算法”的特斯拉。

    在车智驾看来,国产车企成为“激光雷达派”的拥趸者,在本质上是在“拼成本博未来”,而特斯拉坚定视觉算法路线则是在“淡化未来博发育”,两者殊途同归,最终目的都是为了抢市场。

    通过硬件堆砌弥补算法与数据不足的国产车企,通过成本的额外付出换取行业竞争权。

    ADAS高级驾驶辅助系统需要感知、决策、执行这三步才能进行驾驶的操作,后两者车企结合自身优势,在解决方案上形形色色,各具千秋,唯独在感知层的传感器硬件选择上产生了极大的分歧。

    “视觉算法派”的逻辑很清晰,既然人靠两个眼睛就能做到驾驶车辆,那么给车辆多加几个眼睛(摄像头),理论上会比人驾驶更安全。至于在驾车时人大脑的作用,则用AI代替。通过先进的算法和海量的数据让AI自主学习,以此达到等同或接近人大脑的水平。

    “视觉算法派”的优点在于成本偏低,特斯拉“三目摄像头”的环视解决方案成本在千元以内,并且规模效应会进一步降低成本;但缺点也很明显,在算法不成熟之前,很容易因为算法的错误识别出现安全事故。比如特斯拉撞车、撞栏杆、错误识别紧急刹车等事故是早期算法不成熟造成的事故。

    除此之外,“视觉算法派”很难解决人眼无法感知的corner case(极端情况),增加了行车安全风险。理论上,“视觉算法派”只适合L3之前的自动驾驶,需要人工干预,在车辆自主权更高的L4或L5级自动驾驶上,会出现有心而无力的情况。

    “激光雷达派”则践行着未雨绸缪的准则,在“视觉派”的基础上多加了几个激光雷达,通过硬件堆砌最大程度上弥补感知缺陷以及算法上的落后,降低事故概率,相当于多花钱为自己买了一份安全保险。但这份用来做安全冗余的“保险”并不便宜,激光雷达落地的不成熟导致其成本在短时间内高企不下。

    “激光雷达派”最大的弊端在于,成本大幅度增加的激光雷达并不能成为智能汽车杀手级的硬件。

    在小鹏P5上市当天,何小鹏接受采访时表示,电芯和芯片才是电动汽车两大重要杀手硬件,激光雷达也不如摄像头重要,其核心只是针对极端情况把可靠性、稳定性和准确率提高。也就是说,除了在特斯拉出反面事故的时间段,增加摄像头对于消费者决策的影响力并不深。

    总的来说,从行车安全来看,随着新能源汽车政策趋严以及车企差异化竞争拼卖点,增加激光雷达做安全冗余的方案必将成为主流,甚至是车企的必选方案。小鹏的何小鹏和蔚来的李斌都表示,宁愿硬件、软件冗余,也要做出一个“负责任”的高级别自动辅助驾驶来。

    从成本考量看,激光雷达的价格高企不下,视觉算法经过多年的发展已经接近人类要求的水平,在L4、L5全面来临之前,似乎没必要增加看似不必要的激光雷达。

    那么是否可以认为,要不要添加激光雷达是安全冗余的必要性与成本考量之间的问题,国产车企为了用户安全宁愿选择“不讨好”的方案?或许未必。

    特斯拉的“固执己见”,只为短期内策马狂奔。

    特斯拉的视觉算法通过多年的积累,在L2、L3级别的自动驾驶上已然够用。在更高阶的自动驾驶上,各国大都持有保守态度,政策上尚未全面开放。

    在这一过渡的时间节点上谈安全冗余,似乎有违大众对于资本“利益最大化”的认知。

    以车企的角度看问题,先将硬件留足富余,量产上车后再通过OTA不断升级的长远打算只能作为Plan B。因为激光雷达只是硬性标准,要想达到更安全的自动驾驶,关键在于如何运用激光雷达提供的数据,本质上还是要调教算法。比如小鹏的P5虽然搭载了激光雷达,但是与P7的智能驾驶水平差异并不明显。

    对于车企而言,算法才是Plan A,其优先级远高于激光雷达。押注Plan B则意味着大部分车企没有Plan A可供选择。

    特斯拉“放弃”激光雷达,将其形容为阑尾的底气在于其Plan A(视觉算法)足够先进,能够支持L2全面过渡到L3或L4。至于到了不得不加激光雷达的L4或者L5时期,反复无常的马斯克不介意再发一条推特“为了合规,特斯拉决定安装激光雷达,虽然相对于我们先进算法和技术而言,这并没有什么用”。

    真到了这一时刻,激光雷达的价格或许早已下探到了可以忽略成本增加影响整车定价体系的程度。在此之前,节省了大量激光雷达成本的特斯拉,可以利用价格优势抢占市场份额。

    而国产车企已经错过了借鉴“特斯拉打法”的最佳时机,也没有必要的基因和实力。要想达到特斯拉级别的算法,需要优秀的算法和海量的数据。优秀的算法需要大量人才,海量的数据需要足够大的用户群体为特斯拉提供数据,这两点国产车企都很难与特斯拉相提并论。

    最为重要的一点在于,特斯拉的先行优势使其拥有一定的犯错权。换句话说,相关法规的不完善使得算法不成熟的特斯拉拥有了一定限度的“死亡指标”,时间差让特斯拉度过了打磨算法的“事故频发阶段”,这也是后进者们不能借鉴特斯拉的一个重要原因。

    因此,大部分车企都成为了更为保守的“激光雷达派”,额外支出大量的成本为更高级的自动驾驶预埋硬件的同时,借助激光雷达弥补算法的不足,在夜间行车、弯道巡航等场景提高L3级自动驾驶的可靠性。而这一成本负担,或将长久持续。

    激光雷达降本增效,规模化才是大前提

    国产车企既然坚定了激光雷达的发展路线,就要想办法降低激光雷达的价格,缓解成本压力。在激光雷达领域,车企降本最普遍的方式就是与激光雷达厂商深度合作。

    禾赛科技是激光雷达领域为数不多的优质企业,与理想汽车、集度、路特斯等至少12家OEN及自动驾驶研发企业达成了合作,据天眼查APP显示,禾赛科技更是获得了小米产投7千万美金的追加融资。百度也选择了禾赛科技,共同研发新一代激光雷达并将搭载于第五代Robotaxi上。

    保时捷、奔驰、沃尔沃、现代、福特、等企业也通过投资方式与激光雷达厂商深入绑定,以期获得低价激光雷达。Innovusion在接受蔚来B+轮融资时更是在融资公告中写明,融资用于蔚来激光雷达大规模量产交付。

    激光雷达厂商合作的车企越多,规模效应下激光雷达的成本也就越低,新产品的性能与可靠性只有通过车企大规模的市场应用,才能快速发现问题,反过来进一步推动激光雷达厂商的研发迭代。

    鉴于成本、可靠性以及量产需求等多维度的考虑,激光雷达正处于从半固态过渡到全固态的“研发密集期”,而这一时期最需要商业提高落地效率来缩短迭代周期。

    但目前激光雷达处于高端车导入初期,规模并不大。据国金证券数据显示,已确认打造激光雷达的前装量产车型将于2023年突破30万辆,为数不多的销量还未到达规模化效应的触发点,而且其价格集中在40-80万元。

    当前来看,激光雷达更像是车企为了抢占高端市场的衡量物,沙龙机甲龙“4颗一下都闭嘴”的言论进一步加剧了激光雷达的“象征意义”,至于“4颗”的实用性比“3颗”强在何处,似乎并没有人过于在意。不过,这种“混乱”现象的出现也侧面体现出车企对于激光雷达的重视度在稳步提升,对整个激光雷达领域的正向发展起到了促进作用。

    就像手机市场一样,没有卖点就堆砌摄像头的数量和像素,你装我也装,摄像头的价格随着应用规模的增加得以快速下降。至于下降速度的快慢,则跟自动驾驶技术的普及程度相关。

    激光雷达规模效应的降本速度与电动汽车自动驾驶技术的普及程度成正比,当激光雷达不再成为“卖点”大肆吹捧,而是成为经济型车型自动驾驶的标配,普及到15万元汽车市场时,才能最大程度上降低成本。

    华为在激光雷达的降本上就深谙此理,华为预计将激光雷达的成本降低至200美元,甚至100美元,其重要依据就是降低系统成本以及提供整套方案,激光雷达让出的利润从整套方案的售卖中弥补回来。

    提供硬件+打包的整套方案也是激光雷达领域的趋势,就如上述所言,并非所有车企都有能力释放激光雷达的硬件价值,硬件感知过后利用算法等软件能力为数据赋能才能实现激光雷达上车的价值,而非单纯的拼数量。

    总的来说,激光雷达规模应用元年已然到,在这场综合比拼中,谁能发挥激光雷达的最大价值,我们拭目以待。

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  • 《Lumibird Canada等三方合作完成激光雷达轨道安全原型》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
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    • 总部位于渥太华的激光雷达系统设计和制造商Lumibird Canada、数字技术领域的全球参与者泰利斯(Thales)、约克大学拉松德工程学院宣布,已经共同完成了他们合作的OnTRAC项目。这是一个为期30个月的项目,以现有的激光雷达技术为基础,建立一个光学传感器融合系统的原型。 OnTRAC是一款专注于铁路行业的光学传感器系统,该系统被设计成与自动轨道车辆集成,用于不同天气条件下的障碍物检测、分类和跟踪(OCDT)。 从2019年开始,上述3方合作伙伴首先进行了一项关于自动轨道车辆所面临的挑战和威胁的调查研究,然后开发了一种新的传感器架构,从而产生了一种专门为车队轨道车辆设计的新原型激光雷达系统,最终于2021年分别在典型和不利的天气条件下完成了该项目的安全和运营评估——包括现场铁路演示。 利用已建立的Opal 3D激光雷达产品系列,该项目打造出了不同视觉传感器的集成套件,特别是一个新颖的、可伸缩的3D激光雷达设计,它具有深度学习和人工智能算法的目标检测,在系统架构中进行分类和跟踪,以满足自动铁路运营的严格安全需求和性能要求。 合作伙伴表示,他们的新系统将支持安全、自主的城市轨道交通系统的发展,使轨道交通更高效、运营成本更低,并能够全天候运行,同时最大限度地减少由于缺乏经验/培训、疲劳和其他影响人类操作员的相关影响而造成的事故。 该项目的成果为ODCT解决方案的商业化奠定了基础,成为加拿大下一代自动铁路信号和控制产品的一部分;因此,这是确保加拿大在全球自主系统市场的技术领先地位和出口的重要一步。 “OnTRAC项目是安大略省致力于支持创新和合作,以加速下一代自动驾驶汽车技术开发的一个很好的例子。”安大略省经济发展、就业创造和贸易部长维克·费德利(Vic Fedeli)表示。 “自动驾驶技术有潜力提高安全性,使铁路旅行在变化的天气条件下更加高效和可靠。安大略省很高兴通过OVIN支持OnTRAC的这个创新项目。”交通部长Caroline Mulroney评论道。 “我们希望,在此开发的系统和产品将使自主铁路和其他自主系统市场(如汽车)的所有合作伙伴能够开展商业化活动,从而支持合作伙伴及其供应商在安大略省创造数百个新的就业机会。”加拿大Lumibird公司运营总监Nick Cristello说。 约克大学拉松德工程学院地球和空间科学与工程系副教授Gunho Sohn博士评论道:“通过OnTRAC项目,我在拉松德工程学院的研究团队有机会与泰利斯和Lumibird Canada合作,通过解决当前自主轨道控制和信号技术的各种缺陷,探索人工智能在轨道交通中安全可靠地使用的方法。”
  • 《成乐高速扩建 机载激光雷达绘“3D图”》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2017-08-18
    • 以往的高速路上,常可见这样的场景:一前一后两辆闪烁着警灯的巡逻车之间,一组工作人员正操作着测绘仪器。每测完一段,人员、设备和巡逻车都同步向前移动一段距离。飞驰的汽车或从他们身边掠过,或急剧刹车,作业区附近一时险象环生。技术人员在“用生命测量”的同时,也造成道路阻断、拥堵,给过往车辆造成极大不便和风险。 近日,在成乐高速扩容改造上百公里的测量中,四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院首次应用机载激光雷达扫描技术。原本需要3个月且可能断道的危险测量工作,只花了10来天便得以安全完成,且未对正常交通造成影响。 外形——像个微波炉 8月2日,在彭山通用机场,一架小型直升机搭载着激光雷达腾空而起,飞向成乐高速扩容A3标段上空,进行空中扫描。这是在四川省高速公路改扩建工程中的首次应用,也标志着人工断道测绘的传统方式将逐渐成为历史。 激光雷达被架在直升机起落架上,它的外形并不炫酷,激光扫描器方方正正的就像一个微波炉。微波炉的侧面,并排装着数码相机和一个叫IMU的设备,相机镜头朝下,用于获取地面的彩色数码影像,而简称为IMU的“惯性测量单元”就像雷达的平衡器官,随时感知着雷达的姿态。激光传感器头在微波炉的下方每秒发射和接收数百万个激光脉冲,对地面进行精确测量。 激光扫描器和相机是独立的两个系统,却都接受控制存储器的指挥。带有激光和相机的传感器部分通过数据线与控制存储器相连,如果把雷达的传感器比作耳机和麦克风,放在直升机机舱的存储器则是一部“手机”,收揽所有测量结果。 由于直升机震动比较厉害,雷达的4个支脚装有脚垫减震,就像穿了4只厚底的松糕鞋。 工作——就像在扫地 “激光雷达工作时就像扫地”,公路院测绘分院教授级高工杨洪形象地说,激光一条一条地、左右横着扫,飞机往前飞,每秒数百万激光点呈“之”字形分布,就把需要测量的区域都覆盖了。 但飞机要飞直线,而公路是带状的,线路比较弯曲,就只能分成一段段地飞,“飞弯曲了,数据不好处理”。从眉山到乐山,再加上峨眉山支线,一共分成了50多段,飞行员都“转晕了”。成都商报记者看到,航线就如一条条断裂的五线谱。 正因为公路呈带状,动则绵延一两百公里,激光雷达扫描技术不成熟时难以运用,近些年才兴起。目前,此项技术已应用于新机场高速高架的底层道路和广元到平武高速公路等的测量,高速改扩建项目是第一次。测绘分院负责人告诉成都商报记者,以后成南高速、成绵高速、成温邛高速的扩容都可能用到激光雷达扫描技术。 作用——不堵路又安全 该负责人表示,激光雷达扫描是一种全球趋势的测绘手段,将大量减少人工测绘。与人工测绘相比,其最大的优势就是不用阻断道路,同时能保证工作人员的安全。特别是改扩建项目,用传统的方式去测,不仅要占用车道造堵,在车辆的干扰之下,效率低下,工作人员也有危险。 曾经,70公里的道路由20几个人测了两个月;而运用激光雷达扫描,3天完成5个架次的飞行作业,累计仅用9个小时就完成了测绘工作。地面配合人员仅为往常的1/2~1/3。 其次,激光雷达扫描非常准确直观,相当于把野外搬到室内,而现场可能只看到局部。改扩建工程既有新车道,也有旧车道,新旧要无缝衔接,测量就必须准确。比如路面加铺沥青、水泥混凝土1厘米与5厘米造价差别很大。这么长的公路,一旦测错了,损失更惨重。从杨洪提供的图上,记者看到,激光雷达影像扫描甚至能看清行驶车辆上的年审标志。 同时,没有道路的悬崖绝壁、茂密的森林、沼泽湿地或其他无法进入的地方,激光雷达都能成功完成测量工作。还能为三维实景模型提供基础数据,方便建设、养护和运营管理等。 据了解,成乐高速扩容项目青龙场至眉山试验段设计完毕,目前已全面开工;主体工程初步设计户外工作也已完成。